Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu TrangI HC QUC GIA HÀ NI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THU TRANG TỔNG HỢP PHỤ GIA ỨC CHẾ ĂN MÒN TRÊN CƠ SỞ HYDROTALCITE
VÀ ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ EPOXY HỆ NƢỚC BẢO VỆ CHỐNG ĂN
MÒN KIM LOẠI THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG

Chuyên ngành Hóa Môi trường
Mã số:60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Hà Ni  2013
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học



Nguyn Th Thu Trang
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu TrangMỤC LỤC
PHN M U 1
NG QUAN 4
i vo v 4
1.1.1. Ăn mòn kim loại 4
1.1.2. Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại 6
1.1.3. Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn 8
1.1.3.1 Khái quát v  8
1.1.3.2. Thành phn c 8
1.1.3.3. Nhng yêu cu v 9
1. 2. Hydrotalcite 9
1.2.1. Khái niệm 9
1.2.2. Đặc điểm cấu trúc và tính chất 11
1.2m cu trú 11
1.2.2.2. Tính cht 12
1.2u ch hydrotalcite (HTC) 13
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 15
1.2.3.1. Tình hình nghiên cu trên th gii 15
1.2.3.2. Tình hình nghiên cc 17
C NGHIM 19

3.1.2. Phổ nhiễu xạ tia X 36
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang3.1.3. Ảnh kính hiển vi điện tử quét 37
3.1.4. Khả năng ức chế ăn mòn của HTM và HTMS 39
3.2. Nghiên cu ch to lp ph epoxy cha HTM và HTMS 42
3.2.1. Cấu trúc màng sơn 42
3.2.2. Khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn 46
3.2.3. Tính chất cơ lý của màng sơn 54
3.2.3. Thử nghiệm mù muối 54
KT LUN 57
TÀI LIU THAM KHO 58 Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

̉
a natri molipdat (a), HT (b), và HTM(c) 34
Hình 3.2: Phô
̉
hồng ngoa
̣
i cu
̉
a silan(a), HTM (b), và HTMS (c) 35
Hình 3.3: Phô
̉
nhiê
̃
u xa
̣
tia X cu
̉
a HT (a), HTM (b) và HTMS (c) 37
Hình 3.4: Ảnh kính hiển vi điện tử quét của HT (a), HTM (b) và HTMS (c) 38
Hình 3.5: Đường cong phân cực của điện cực thép sau 120 phút ngâm trong dung
dịch NaCl 0,1M (●), dung dịch NaCl 0,1M chứa 3g/l HTM (□),dung dịch NaCl 0,1M
chứa 3g/l HTMS% (◊) 40
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu TrangLuận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu TrangMỤC LỤC BẢNG BIỂU

Bng 3.1: Kt qu ng Zn, Al, Mo và molipdat trong HTM 32
Bng 33
Bng 3.3: ng ca 36
Bng 3.4: Giá tr tr Rp và hiu sut c ch a các dung dch 41
Bng 3.5: Thành phn các mu 43
Bng 3.6: Kt qu   bp c 54

Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu TrangPHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vit Nam là mc có khí hu nhii nóng m cùng vi s bii khí hu
rt nghiêm trng trên toàn cu hin nay. Các công trình thit b kim lou b ng
nh m ci làm bii mng ln các sn
phm thành sn phng hu qu nng n i tính cht ca
các kim loi, ng ti quá trình sn xut, gây thit hi v kinh t, mt an toàn lao
n Liên hp qu
kim loi làm tn tht khá ln nn kinh t quc dân và chim ti 3% tng sn phm quc
gia (GNP) . Do vy vic bo v chi là mt v cn thit c v kinh
t .
 là mo v chi rt hiu qu nâng
cao kh o v c có mt ca các cht c ch rt quan tr
i ta s dng các hp cht crômat làm cht c ch t có hiu qu.
Song các hp cht crômat có tính chc hi n ng sng nên ngày
càng b hn ch s dng. Vì vy vic tìm ra các cht c ch c h thay th cho
các hp cht Crômat là mt vic rc nhiu nhà khoa hc quan tâm.
Trong nhhydrotalcite (HTc nghiên cu dùng làm cht
ph gia, cht xúc tác, cht mang xúc tác ph gia cho polyme s dng trong sn xu
thân thin vng.  c ta hiu công trình công b s dng
hydrotalcite (HT) làm cht ph gia trong ch t lp ph ho v bo v
chy em thc hi tài “Tổng hợp phụ gia ức chế ăn mòn trên cơ sở
hydrotalcite và ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ nước bảo vệ chống ăn mòn kim loại

ha hn cho ng dng bo v cha hydrotalcite. Anion c ch c
xen vào hydrotalcite nhm m na, hp chi anion này có th
c s d ch to cht c ch c hi, thân thin vng
nhm d tr và nh chm anion c ch p ph bo v ch
c s d bin tính hydrotalcite nh a hydrotalcite
trong lp ph.
Trong lp ph bo v hydrotalcite c ng dng làm cht mang cht c ch 
a natri molipdat (Na
2
MoO
4
) và silan là các ph c hi, thân
thin vng.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Chính vì nhng mp thit c tài và gi thit khoa hc nêu trên, nhim
v t ra c tài này là:
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu TrangCh to và nghiên cu cu trúc ca hydrotalcite mang c ch 
(MoO
4
2-
c bin tính b mt bng N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilan.
Nghiên cu cu trúc và kh o v cha lp
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ [12]
1.1.1. Ăn mòn kim loại
a) Khái niệm
i là s phá hu b mt kim loc hon
hoá ca các kim loi vn, chi
 chuyn thành ion:
M M
n+
+ n e
b) Phân loại ăn mòn kim loại
- Có nhiu nguyên nhân ng tn cht
và thành phn kim loi, b dày kim loi, thành phng xâm thc, công ngh vt
li
 phá hy kim loi ta phân lo
hóa hn hóa.
c là s t phn ng hoá hc gia kim loi và
ng tác dng lên kim lo phn ng hoá hc d thn ng
chuyn kim loi thành ion xy ra  cùng mn.
n hoá xy ra do tác dng cng xung quanh lên b mt kim
lo n hoá tuân theo quy lut cng hn hoá. Phn ng chuyn kim
loi thành ion xy ra không phi  cùng mn mà xy ra  nhin và 
nhiu khu vc khác nhau ca kim loi.
- n hóa tuân theo quy lut cng hnh lut Faraday.
n hình cho di các hc to bi nhiu
nguyên t kim lon th n cc khác nhau cho nên khi làm vic trong dung dich
n li t

2

2

+ Nu Ox là H
+
thì quá trình catôt x
H
+

hpH
hp
+ H
hp

2


hp
là hydro hp ph. Ta gng hp này là s i cht
kh phân cc hydro.
+ Nu Ox là O
2
thì:
Vng axit,quá trình catôt là:
O
2

h c phn x dn n ng m
mòn ta phi kho sát tt c nhng hu qu m hao tn trc tip và hao
tn gián tip.
- Nhng hao tn trc tip bao gm giá c ca các thit b ng
dn), các phí tn quan trng cn bo v: m n, m niken ca thép hay
 dng các cht c ch 
-Nhng hao tn gián tip gây ra nhng hu qu nghiêm tr i thit
b, mt mát sn phm, gim hiu sut, làm bn các sn phm thc phm
Do vy vic bo v chi là mt v cn thit c v kinh t
.

1.1.2. Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại [13]
V bo v chi phc thc hing thi vi vic s
dng kim loi, da trên s hiu bi c

i tính chng xâm thc.
i tính cht ca kim loi.
+ Tách kim loi khng xâm thc.
a ) Thay đổi tính chất của môi trường xâm thực:  i các tính cht ca môi
ng xâm thi ta loi b các cht xâm thc hot làm gim tính
xâm thc cng. Chng hn nu oxy hòa tan trong dung d
t hp ph c bi
 làm gim tính xâm thc ca các dung dch axit, mui
ta thêm vào dung dch các cht c ch  bo v các chi tit máy chng 
khí quyi ta dùng các cht c ch 
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ


Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang
1.1.3. Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn kim loại
1.1.3.1. Khái quát v 
 huyn phù gm cht to màng, dung môi và mt s cht ph gia khác,
khi ph lên b mt to thành lp mng bám chc, bo v và trang trí vt c
Hi tc mt long thng mi yêu
cng thm, to màu sc, mà giá thành li chp nhn
i ta phu lp khác nhau. Mi h thng gm ba lp
chính:
- Lp lót: tác dng ch yu là bám dính tt lên b mt vt c
mòn.
- Lp trung gian (hay lng): có tác d b 
chng thm ca lp lót.
- Lp ph: t bóng, to màu sc và phn nào có tác dng chng th
cn tác hi c
1.1.3.2. Thành phn c
Thành phn chính cm:
- Chất kết dính: g ng rn



1.1.3.3. Nhng yêu cu v
p ph kim loi, chúng d che
ph lên các chi tit nhiu loc, bt kín các l, các khe, các vt rn nt, không
làm tính cht ca kim loi b i. Chúng là nhng vt liu bo v có hiu qu, gn
90% các chi tit kim loc bo v bphi tha mãn các yêu
cu sau:
+ To mt hàng rào bo v tt.
+ Kìm hãm hiu qu 
m bo thi gian s dng lâu dài ca các chi tic bo v.
u tiên d tha mãn bng cách ph nhiu lp vt li
pigment có kh t các l xut hin trong màng.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang  giu qu t c ch 
m, cromat chì. Trong mng hi ta s dng bt km,
nhôm vì chúng bo v có hiu qu  trò protecter.

1. 2. Hydrotalcite [1, 5, 24, 35, 36, 37]
1.2.1. Khái niệm
Hydrotalcite là hn hp hydroxyt ca kim loi hóa tr II và kim loi hóa tr III, to
thành các lp bát di cu trúc trung hòa v n tích các anion
b ng trng gia hai lp bát din.
Công thc tng quát ca hydrotalcit có dng

III
: Kim loi hóa tr 
Giá tr x t n 0,33 vi x=M
III
/(M
II
+ M
III
).

 cc trung hòa v n tích m
-
b hydrat hóa
nh v  lc h
Anion halogen: F
-
, Cl
-
, Br
-
,
Oxo anion: NO
3
-
, SO
4
2-
, CO
3
2-

Hình 1.2: Cấu trúc của HTC – [CO
3
]
2-

Nhng l     c cân bng bi anion  lp
trung gian. lcit có kh i anion  lp trung gian. Ngoài nhng
anion, các phân t nh v  lp trung gian gia nhng lp hydroxid kim
loi.
n gia các lp hydroxit kim loi vi các anion  lp trung gian
và liên kt hydrogen gia các phân t c làm cho cu trúc ca hydrotalcite  bn
vng nhnh. Liên kt cng hóa tr ln xut hin gi các lp hydroxit có th to nên
mng polime hydroxit. Nn tích âm l
10
O
28
]
6-
) s làm cho
hp cht HT bn vi các anion hóa tr m
-
, [NO
3
]
-
).
Hydrotalcite phân hy hoàn toàn khi  nhi  hình thành hn hp oxid

Phn ng  dng cân bng sau:
[M
II
. M
III
.X ] + Y= [M
II
. M
III
.Y ] +X
S i anion trong hydrotalcite ph thuc ch y
n gia các li và mng
t do thp nht ca s hydrat hóa.
Hng s cân bm. S i thun li vi các
anion có m n tích cao. T nhng tính toán v hng s cân b
: OH
-
> F
-
> Cl
-
> Br
-
> NO
3
-
và CO
3
2-
> SO

3/m
+(n+1)H
2
O→M
II
1-x
M
III
x
(OH)
2
X
m
x/m
.nH
2
O+xM
II
X
m
2/m

c s dng l
 u ch [Zn-Cr-c thc hin bng cách cho huyn phù ca ZnO
phn ng vch CrCl
3
 nhi c
mt cht có thành phn hóa hc duy nhng vi công thc ZnCr(OH)
6
Cl.12H

Bên ct s HT c to thành t i ion.
c) Phương pháp đồng kết tủa
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trangt trong nhng hc dùng nhiu
nh u ch HT bao gm s kt tng thi các hydroxyt ca hai hay nhiu cation
kim loi hóa tr c gi-
phi có ti thiu 2 hydroxyt kim loi cùng kt tng thi.
u tiên s du ch
c [Mg-Al-CO
3
] bng phn ng ca dung dch r và
Mor u ch [Mg-Al-CO
3
]; Miyata và Okada
 i mt vài tham s  ca các cht tham gia phn ng hoc
nhu kin lc ra và s kiu ch. Chính nhng yu t
này n s hình thành HT.
Thun lu tiên c u ch c HT vi thành
phnh. Trên lý thuyt, s có mng thi ca mng hydroxyt kim loi hóa
tr II và III cho phép chúng ta hi vng mt phm vi rng các hn hp hydroxid da trên s
kt hp khác nhau ca M
II
và M

ng kt ta vi s có mt ca natri dodecyl sunfonat [30,31 ]. Các kt qu phân tích
cho thy có s gn silan lên b mt hydrotalcite, thông qua phn a
y phân vi OH trên b mt hydrotalcite. Vi n cht hong b mt,
dodecyl sunfonat thp, silan gn lên mt bên ngoài và cnh ca hydrotalcite và vi nng
 c gn lên c b mt bên ngoài và trong gia các lp.
p tng nghiên cu này nhóm tác gi A. Collazo và cng
s  ra rng hydrotalcite có kh c ch p ph sol -gel, mt vài
gi thuyt cho rn kh i anion ca chúng, kh 
te c hot hóa nhit [16]. Mt vài k thuc s d
phân loi hydrotalcite nung và không nung; bng ph nhiu x tia X (XRD), (FT-IR),
nhit vi sai, các tác gi ng c ch ca các lp ph sol  c pha
tp 10% hydrotalcite. Kt qu c, lp ph có cha hydrotalcitee hot hóa nhit có
kh o v chi lp ph cha hydrotalcite không hot hóa
nhit.

Trích đoạn Tình hình nghiên cứu trên thế giới Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS Tính chất cơ lý của màng sơn

---